Фамилия Цирлов — редкий случай, когда прозвищная основа почти наверняка связана не с человеческим качеством, а с ремесленным инструментом или профессией. В основе лежит слово «циркуль» или его диалектный вариант «циркул». В русских говорах «циркулом» называли не только чертёжный инструмент, но и особый плотницкий прибор для разметки окружностей, а также — в переносном смысле — человека с точным, выверенным глазомером, мастера по дереву. Фамилия образована по стандартной модели: основа «цирл-» (усечённая от «циркуль» через «циркул») плюс суффикс принадлежности -ов, то есть «сын Цирла», где Цирл — прозвище мастера, работающего циркулем.

Менее вероятная версия выводит фамилию от немецкого Zirkel — «циркуль» или «кружок». В XVIII–XIX веках в Россию приезжали немецкие ремесленники-инструментальщики, и фамилия могла быть русифицирована при записи: Zirkel → Циркель → Цирлов. Однако такая трансформация встречается реже: обычно немецкие фамилии на -ель адаптировались как Циркель, а не Цирлов. Поэтому версия с чисто русским прозвищем Цирло выглядит убедительнее.

Географически фамилия крайне редка и не имеет выраженного «гнезда». В дореволюционных источниках единичные Цирловы фиксируются в южнорусских и центральных губерниях — Курской, Тамбовской, Московской. Это косвенно подтверждает ремесленное происхождение: плотницкое и столярное дело было широко распространено именно в этих регионах.

Суффикс -ов указывает на относительно позднее оформление фамилии — не ранее XVII века, когда прозвища с «профессиональным» корнем активно переходили в фамилии крестьян и мещан. При этом окончание -ов, а не -ин (которое дали бы прозвища на -а, -я) свидетельствует, что исходная форма была Цирл (а не Цирла). В говорах такое усечение — «цирл» вместо «циркуль» — вполне естественно: язык стремится сократить длинное слово в бытовом прозвище.

Однокоренных фамилий в русском ономастиконе почти нет. Известны единичные Циркунов и Циркелевы, но они образованы от других вариантов того же корня. Цирлов стоит особняком — это не фамилия помещика или духовного лица, а, скорее всего, прозвище деревенского умельца, которого за глаза звали «Цирл» за его привычку всё мерить и чертить с особой тщательностью.